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植物病原菌可感应植物信号分子

来自中科院微生物所的研究人员发现一种模式致病菌:野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestrispv.campestris,Xcc)中XerR调控xccR/pip遗传位点表达工作模型,并首次提出植物病原菌对植物产生的信号分子产生感应,侵染宿主。

领导这一研究的是中科院微生物所方荣祥院士,其研究组主要从事新型植物高效表达体系和植物生物反应器的研究,群体感应信号调控黄单胞菌致病性的分子机理的研究,水稻黄矮病毒基因组的结构与功能的研究。这项研究得到了国家自然科学基金项目和科技部973项目的支持。

群体感应(Quorumsensing,QS)是细菌根据自身分泌的信号分子的浓度感应细胞密度进而产生细菌群体行为的基因调控方式。由信号分子介导的信号传递途径不仅发生在细菌之间,也存在于真核生物与细菌之间。

野油菜黄单胞菌(Xanthomonascampestrispv.campestris,Xcc)是导致多种十字花科植物发生黑腐病的一种模式致病菌。这项研究表明,xccR/pip是Xcc致病相关的遗传位点。在寄主植物甘蓝中,Xcc的致病因子PIP(脯氨酸亚氨基肽酶)基因表达受到上游群体感应调节因子XccR诱导。

方荣祥院士课题组的贾燕涛博士通过最新研究发现一个XccR表达的抑制子XerR,XerR蛋白能够直接和xccR启动子探针结合抑制XccR表达。有趣的是,在植物体内,超表达XerR菌株其xccR的表达不但没有降低,xccR和pip的转录水平反而更接近野生型,说明XerR对XccR的抑制作用被解除。

研究人员试图了解超表达XerR的菌株是如何解除对xccR基因表达的抑制作用,又进一步开展了体外结合实验。实验结果证明:XerR对xccR/pip表达的去抑制是由于植物信号的参与引起的。植物中某种分子量小于1KD的水提取物解离了XerR蛋白和DNA的相互作用,同时,该水提取物还促进了XccR与pip启动子DNA序列的结合效率。

这是第一次有文献报道,植物病原菌对植物产生的信号分子产生感应,从而成功侵染宿主。科研人员推测,细菌在长期进化过程中,形成了一类通过跨界感应植物信号分子的独特的群体感应信号转导机制,适应了植物的生存环境,并最终达到细菌致病的目的。

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